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陶新永

报告题目:

金属锂负极材料

报告人:

陶新永

所在单位:

浙江工业大学

报告人简介

陶新永,教授,博士生导师。现任浙江工业大学科学技术研究院副院长(主持工作),国家杰出青年科学基金、国家优秀青年科学基金、浙江省杰出青年基金获得者,入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”、浙江省“钱江高级人才”计划支持、浙江省“151人才工程”第一层次、首批浙江省“高校领军人才培养计划”创新领军人才。入选斯坦福大学公布的“终身科学影响力排行榜”和科睿唯安“全球高被引科学家”。主要从事新型储能材料基础理论及应用研究,近年来主持国家自然科学基金和省部级项目15项,主持和参与企业应用项目20余项;共发表SCI收录论文300余篇,以第一或通讯作者在ScienceNatureNat. EnergyNat. Commun.Sci. Adv.Nano Lett.ACS NanoAdv. Mater.等影响因子大于10的期刊上发表70余篇;论文共被引用2万次,入选ESI高被引论文23篇,H因子为73;担任NatureNat. EnergyNat. Commun.Sci. Adv.30余个国际知名期刊审稿人或仲裁人。

摘要:

金属锂作为锂二次电池负极材料中的“圣杯”,具有十倍于传统石墨负极的理论容量(3861 mAh/g)和最低电化学势(-3.04 V vs 标准氢电极),是实现锂二次电池500 Wh/kg目标的最佳候选负极材料之一[1-3]。金属锂二次电池是目前能源材料领域的研究热点,但目前金属锂负极存在以下三方面关键难题:1)容易生长锂枝晶,带来安全隐患;2)在循环过程中脱锂不均匀容易形成“死锂”,造成活性物质损耗;3)表面SEI膜稳定性差,影响循环寿命[4]。围绕上述难题,我们团队借助冷冻透射电镜(Cryo-TEM)等系列先进技术,结合理论计算与性能测试,揭示了金属锂负极材料表面和界面调控机制,在敏感电池材料微尺度构效关系研究领域形成特色:

1)制备出一系列针对金属锂的“亲锂位点”修饰碳骨架材料[5, 6]。通过Cryo-TEM等技术首次对多孔碳骨架中“亲锂位点”进行了系统地分类和归纳,从原子尺度揭示了碳骨架“亲锂位点”和生物质保护层[3]等对锂枝晶形核、生长和表界面状态的影响机制 [7-9]

2)采用Cryo-TEM等技术,明确了“死锂”形成的微观机制,并提出和验证了“死锂”难题的解决策略:针对液态电解液体系,构筑了负载有碘的“生物遗态碳”骨架[3];针对全固态电解质体系,发展了外援通路策略[10]

3)为了更加有效调控LiF纳米晶在金属锂表面SEI膜中的均匀沉积,提出构建自组装单分子层(SAMs)的策略。揭示了SAMs对电解液可控分解的调控机制,构筑了高性能氟化SEI膜,实现了LiF含量和分布状态调控[1, 11]